Question

5．小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是Cu₂（OH）₂CO₃．
提出问题：铜是在什么条件下被锈蚀的？小林对此进行了探究．
猜想：根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜与H₂O、O₂、CO₂作用的结果．
设计与实验：借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀条件的探究”．
实验如图所示．

（1）实验较长时间后发现B试管中的光亮铜片最先生锈．
（2）从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，他只考虑了水这个单一条件．C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为CO₂（或O₂）．评价与改进：如果认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确的结论，还要补充的一个实验是（可画图表示）铜片与水和氧（二氧化碳）接触而探究氧气（二氧化碳）对生锈的影响，设计如图．

Answer 1

分析 是否存在氧气和水，是普通金属能否锈蚀的关键，围绕金属锈蚀的两个基本要素：氧气和水；设置实验时一定要注意隔绝氧气（可采用植物油油封、蒸馏水去氧、密封隔绝空气、涂上油膜等方式），然后设置一组既有水分又有氧气的实验条件；对于铜而言，生锈的关键要素是水、二氧化碳和氧气；所以在进行实验设置时，考虑这三个要素是关键，如果缺乏任何一个要素，生锈是很困难的，故我们围绕这三个要素进行组合实验条件，进行对比实验组的设置．

解答 解：[猜想]由组成铜绿的四种元素，依据质量守恒的思想，其中C元素来自空气中的二氧化碳气体、H元素来自水，而O元素则可能来自二氧化碳、水或者占空气体积分数21%的氧气，所以铜生锈可能是铜与H₂O、O₂、CO₂作用的结果，
故答案为：H₂O、O₂、CO₂；
（1）A．图A中上层的油层隔离了空气，其中的铜片也就只与水接触，远远不能满足铜锈蚀条件，因此放置时间再长也不会出现锈蚀，故A错误；
B．图B试管中有水且敞口放置，其中铜片与水、二氧化碳、氧气都接触，应该是四只试管中最能满足锈蚀条件的，因此应该最先生锈，故B正确．
C．图C试管内有水和空气，但因管口塞住，不能与外界空气产生气体交换，就会因二氧化碳量不足很难甚至不能出现生锈，故错误；
D．图D试管内因缺少水，不满足铜片锈蚀条件，不会出现生锈现象，故D错误；
故答案为：B；
（2）C试管中除光亮铜片、蒸馏水外还有的另外一种物质为CO₂（或O₂）；
[评介与改进]题图所提供的四只试管，A管因只有水而被去除，B管内为二氧化碳、氧气和水，C管内为氧气和水，D管内为二氧化碳和氧气，综合起来就能发现缺少一组对比：铜片与水和氧（二氧化碳）接触而探究氧气（二氧化碳）对生锈的影响，故设计如图：，
故答案为：CO₂（或O₂）；铜片与水和氧（二氧化碳）接触而探究氧气（二氧化碳）对生锈的影响，设计如图．

点评 本题考查太久铜及其化合物性质的实验，题目难度中等，明确实验目的及实验原理危机的关键，注意掌握常见金属及其化合物性质，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学实验能力．